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第2課時化學(xué)平衡2016?2019四年考向分布化學(xué)平兩壯志 影峋平曲修M化學(xué)中面第敷一,.■.命題調(diào)研(2016?2019四年大數(shù)據(jù)2016?2019四年考向分布化學(xué)平兩壯志 影峋平曲修M化學(xué)中面第敷一,.■.核心素養(yǎng)與考情預(yù)測核心素養(yǎng):變化守恒思想、模型建構(gòu)、推理論據(jù)考情解碼:本部分內(nèi)容主要包括化學(xué)平衡狀態(tài)的判定,影響化學(xué)平衡的因素以及化學(xué)平衡常數(shù)三個知識點,由選擇和填空兩個題型組成。難點是化學(xué)平衡狀態(tài)實質(zhì)的理解,勒夏特列原理的應(yīng)用,圖像的解讀和畫圖像。其中畫圖像是選考中常考考點,也是難度最大的考點,解題關(guān)鍵是找到圖像的起點,趨勢和終點。預(yù)測2020年選考中仍需著重關(guān)注以上考點。真題重現(xiàn)1.(2019浙7T4月選考,17)下列說法正確的是( )A.H2(g)+12(g) 2HI(g),其他條件不變,縮小反應(yīng)容器體積,正逆反應(yīng)速率不變B.C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g),碳的質(zhì)量不再改變說明反應(yīng)已達平衡C.若壓強不再隨時間變化能說明反應(yīng)2A(?)+B(g) 2C(?)已達平衡,則A、C不能同時是氣體D.1molN2和3molH2反應(yīng)達到平衡時H2轉(zhuǎn)化率為10%,放出熱量Q1;在相同溫度和壓強下,當(dāng)2molNH3分解為N2和H2的轉(zhuǎn)化率為10%時,吸U^熱量Q2,Q2不等于Q1解析對于反應(yīng)H2(g)+l2(g) 2HI(g),反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等,縮小反應(yīng)容器體積,平衡不移動,正逆反應(yīng)速率增大相同的倍數(shù), A項錯誤;碳的質(zhì)量不變,說明正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)已達平衡狀態(tài),B項正確;恒溫包容條件下,若A、C同時為氣體,當(dāng)壓強不變時,也能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài), C項錯誤;設(shè)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)AH=—a(a>0)kJmol1,1molN2和3molH2反應(yīng)達到平衡時H2轉(zhuǎn)化率為10%,放出熱量Qi=0.1akJ,當(dāng)2molNH3分解為N2和H2的轉(zhuǎn)化率為10%時,吸收熱量Q2=0.1akJ,故Q1=Q2,D項錯誤,故選Bo答案B2.(2019浙7Z1月學(xué)考)一定溫度下,在體積恒定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng): N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)0反應(yīng)過程中的部分數(shù)據(jù)如下表所示:,.&(molL1)t/min 'C(N2)C(H2)c(NH3)01.03.0030.2562.490.8反應(yīng)剛好達到平衡狀態(tài)時( )A.t=6min_ -1B.c(NH3)=0.4molL1C.容器內(nèi)的氣體分子數(shù)N(N2):N(H2):N(NH3)=1:3:2D.H2的正反應(yīng)速率等于N2的逆反應(yīng)速率解析由題給數(shù)據(jù),依據(jù)化學(xué)方程式可得下列表格:C(N2)C(H2)C(NH3)01.03.0030.8752.6250.2560.82.40.490.82.40.4由表格數(shù)據(jù)可知6min和9min時,各物質(zhì)濃度保持不變,說明已達到平衡狀態(tài)。A項、6min時反應(yīng)已達到平衡狀態(tài),但不能判斷6min時反應(yīng)剛好達到平衡狀態(tài),故A錯誤;B項、達到平衡狀態(tài)時,各物質(zhì)濃度保持不變,則反應(yīng)剛好達到平衡狀態(tài)時c(NH3)=0.4molL1,故B正確;C項、容器內(nèi)的氣體分子數(shù)N(N2):N(H2):N(NH3)=0.8V:2.4V:0.4V=2:6:1,故C錯誤;D項、反應(yīng)剛好達到平衡狀態(tài)時,H2的正反應(yīng)速率等于N2的逆反應(yīng)速率的三倍,故D錯誤。故選Bo答案B3.(2018浙江11月選考)已知X(g)+3Y(g)2W(g)+M(g)AH=—akJmol1(a>0)。一定溫度下,在體積恒定的密閉容器中,加入1molX(g)與1molY(g),下列說法正確的是( )A.充分反應(yīng)后,放出熱量為akJB.當(dāng)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時,X與W的物質(zhì)的量濃度之比一定為1:2C.當(dāng)X的物質(zhì)的量分數(shù)不再改變,表明該反應(yīng)已達平衡D.若增大Y的濃度,正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小解析A.該反應(yīng)為可逆反應(yīng),不會完全進行,投入原料1mol并未完全反應(yīng),故放出的熱量小于akJ,選項A不正確;B.X和W分別為反應(yīng)物和生成物,化學(xué)計量數(shù)只表示反應(yīng)過程的轉(zhuǎn)化比例,并不能說明達到平衡后的濃度之比,選項B不正確;C.當(dāng)X的物質(zhì)的量分數(shù)不再變化時,反應(yīng)達到平衡,選項C正確;D.若增大反應(yīng)物濃度,正逆反應(yīng)速率均會增加,選項 D不正確。答案選Co答案C4.(2018浙7T11月選考節(jié)選)合成氨工藝(流程如圖所示)是人工固氮最重要的途徑。2018年是合成氨工業(yè)先驅(qū)哈伯(FHaber威得諾貝爾獎100周年。N2和H2生成NH3的反應(yīng)為:1 3 12N2(g)+2H2(g) NH3(g)AH(298K)=—46.2kJmol1在Fe催化劑作用下的反應(yīng)歷程為(*表示吸附態(tài))化學(xué)吸附:N2(g)―2N*;H2(g)一2H*;表面反應(yīng):N+HNH;NH+HNH2;NH2+HNH3
脫附:NH3 NH3(g)其中,N2的吸附分解反應(yīng)活化能高、速率慢,決定了合成氨的整體反應(yīng)速率。請回答:(1)利于提高合成氨平衡產(chǎn)率的條件有(填字母)。A.低溫B.高溫C.低壓D.高壓E.催化劑p(NH3)
p1(2)標(biāo)準平衡常數(shù)Ke=[p(N2)/p『5[p(H2)/p『5,其中Pe為標(biāo)準壓強(1X105Pa),p(NH3)、p(N2)和p(H2)為各組分的平衡分壓,如p(NH3)=x(NH3)p,p為平衡總壓,x(NH3)為平衡系統(tǒng)中NH3的物質(zhì)的量分數(shù)。①N2和H2起始物質(zhì)的量之比為1:3,反應(yīng)在恒定溫度和標(biāo)準壓強下進行, NH3的平衡產(chǎn)率為w,則K0=網(wǎng)含w的最簡式表示)o②下圖中可以示意標(biāo)準平衡常數(shù)Ke隨溫度T變化趨勢的是。解析(1)合成氨反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng),所以低溫、高壓有利于提高合成氨的平衡產(chǎn)率,A、D正確。(2)①Kep(NH(2)①Kep(NH3)p° pN2 0.5p(H2 1.5pi(NH3)
p9p(X(N2)0.5p}(H2)1.5p9pp9p9p9X(NH3) [x(N2)]°.5[X(H2)]1.5起始/mol平衡/mol1 .、起始/mol平衡/mol1 .、2N2(g)2H2(g)NH3(g)112-2a根據(jù)題意得:Ke=Ke=2—a[x(N2)]2fx(H2)]2 21a2ifa22-a2-aax(2-a)2-a1L4><3^3(1-a)1 322x22X33(1—a)ax(2-a)2-a1L4><3^3(1-a)1 322x22X33(1—a)a(2—a)w(2—w)4x3/3(1-w)24w(2—w)35(1-w)2°②溫度升高,平衡左移,標(biāo)準平衡常數(shù)減小,應(yīng)選答案(1)AD(2)①答案(1)AD(2)①4w(2—w)3v3(1-w)201所考向考向一化學(xué)平衡狀態(tài)的判定1.一定條件下,物質(zhì)的量均為0.3mol的X(g)與Y(g)在容積固定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):X(g)+3Y(g) 2Z(g),AH=—akJ/mol,下列說法正確的是( )A.反應(yīng)一段時間后,X與Y的物質(zhì)的量之比仍為1:1B.達到平衡時,反應(yīng)放出0.1akJ的熱量C.達到平衡后,若向平衡體系中充入稀有氣體,壓強增大, Z的正反應(yīng)速率增大D.X的體積分數(shù)保持不變,說明反應(yīng)已達到平衡解析A.X、Y以1:3轉(zhuǎn)化,則反應(yīng)一段時間后X、Y的物質(zhì)的量之比一定不是1:1,故A錯誤;B.物質(zhì)的量與熱量成正比,且參加反應(yīng)的X的物質(zhì)的量未知,不能計算達到平衡時放出的熱量,故B錯誤;C.容積固定的密閉容器,充入稀有氣體,X、Y、Z的濃度不變,則反應(yīng)速率不變,平衡不移動, C錯誤;D.該反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),體積分數(shù)不變,說明反應(yīng)已達到平衡,故D正確;故選Do答案D■備考策略判斷平衡狀態(tài)的方法——“逆向相等,變量不變”“逆向相等”:反應(yīng)速率必須一個是正反應(yīng)速率,一個是逆反應(yīng)速率,且經(jīng)過換算后同一種物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等?!白兞坎蛔儭保喝绻粋€量是隨反應(yīng)進行而改變的,當(dāng)不變時為平衡狀態(tài);一個隨反應(yīng)的進行保持不變的量,不能作為是否平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。⑶巧記“變量不變”判斷法①由“變”到“不變”,不變時達到平衡。②由“不變”到“不變”,不變時無法判斷??枷蚨瘜W(xué)平衡的移動2.在體積可變的密閉容器中,反應(yīng)mA(g)+nB(s) pC(g)達到平衡后,壓縮容器的體積,發(fā)現(xiàn)A的轉(zhuǎn)化率隨之降低。下列說法中,正確的是( )A.m必定小于p B.(m+n)必定大于pC.(m+n)必定小于p D.m必定大于p解析壓縮體積壓強增大,A的轉(zhuǎn)化率降低,說明平衡向逆反應(yīng)移動,增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動,由于B為固體,所以m<p。答案A■備考策略.影響化學(xué)平衡移動的因素(1)溫度:在其他條件不變的情況下,升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動;降低溫度,化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動。(2)濃度:在其他條件不變的情況下,增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動;減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度,化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動。⑶壓強:對于反應(yīng)前后總體積發(fā)生變化的化學(xué)反應(yīng),在其他條件不變的情況下,增大壓強,化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向移動;減小壓強,化學(xué)平衡向氣體體積增大的方向移動。⑷催化劑:由于催化劑能同時同等程度地增大或減小正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率,故其對化學(xué)平衡的移動無影響。.解答化學(xué)平衡移動問題的步驟.濃度、壓強和溫度對平衡移動影響的幾種特殊情況(1)改變固體或純液體的量,對平衡無影響。(2)當(dāng)反應(yīng)混合物中不存在氣態(tài)物質(zhì)時,壓強的改變對平衡無影響。⑶對于反應(yīng)前后氣體體積無變化的反應(yīng),如H2(g)+I2(g)2HI(g),壓強的改變對平衡無影響。但增大(或減小)壓強會使各物質(zhì)的濃度增大(或減小),混合氣體的顏色變深(或淺)。⑷包容時,同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時,應(yīng)視為壓強的影響,增大(減小)濃度相當(dāng)于增大(減小)壓強。(5)在包容容器中,當(dāng)改變其中一種氣態(tài)物質(zhì)的濃度時,必然會引起壓強的改變,在判斷平衡移動的方向和物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率、體積分數(shù)變化時,應(yīng)靈活分析濃度和壓強對化學(xué)平衡的影響。若用a表示物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率,小表示氣體的體積分數(shù),則:①對于A(g)+B(g) C(g)類反應(yīng),達到平衡后,保持溫度、容積不變,加入一定量的A,則平衡向正反應(yīng)方向移動,a(B)曾大而a(A減小,小(B減小而小(A泮大。②對于aA(g)bB(g)或aA(g) bB(g)+cC(g)類反應(yīng),達到平衡后,保持溫度、容積不變,加入一定量的A,平衡移動的方向、A的轉(zhuǎn)化率變化,可分以下三種情況進行分析:特點示例改變分析移動方向移動結(jié)果I。>0PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)充入PCl5C(PCl5)增大,v正>丫逆,但壓強增大不利于PCl5的分解a(PG)減小 ,小(PC5)增大R。二02HI(g)H2(g)+I2(g)充入HIc(HI)增大,v正>丫逆,壓強增大,對v正、v逆的影響相同正反應(yīng)力向a(HI)、小(HI)不變m。<02NO2(g)N2O4(g)充入NO2c(NO2)增大,v正>丫逆,同時壓強增大更有利于NO2的轉(zhuǎn)化a(NO)增大 ,小(NO)減小考向三有關(guān)化學(xué)平衡的計算3.汽車尾氣凈化原理為:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g),如果在一定溫度下,體積為2L的密閉容器中發(fā)生該化學(xué)反應(yīng),0?4min各物質(zhì)物質(zhì)的量的變化如下表所示:時間物質(zhì)(mol)NOCON2CO2起始0.401.02min末2.00.801.64min末1.6(1)0?2min內(nèi)用CO來表示的平均反應(yīng)速率v(CO)=。(2)試計算該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)K=。解析(1)0?2min內(nèi)N2的變化物質(zhì)的量為:1.0mol—0.80mol=0.2mol,則CO的變化物質(zhì)的量為0.4mol,用CO來表示的平均反應(yīng)速率v(CO)=0.4mol2L2min=0.10molL:1min1;(2)2?4min時CO2的物質(zhì)的量沒有發(fā)生變化,可知2min時反應(yīng)達到平衡,此時:
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)起始物質(zhì)的量(mol):0.4變化物質(zhì)的量(mol):0.41.6 1.0 2.00.4 0.2 0.4平衡物質(zhì)的量(mol):1.6 1.0 2.00.4 0.2 0.40.8 1.60.4 0.8該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=(0.4X0.82)-(0.42X1.02)=1.6。平衡濃度為(molL1):0.4 1.0答案(1)0.10molL二10.8 1.60.4 0.8該溫度下反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=(0.4X0.82)-(0.42X1.02)=1.6。.計算模式化學(xué)平衡計算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具體步驟是在化學(xué)方程式下寫出有關(guān)物質(zhì)起始時的物質(zhì)的量、發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量、平衡時的物質(zhì)的量(也可以是物質(zhì)的量濃度或同溫同壓下氣體的體積),再根據(jù)題意列式求解。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)n(起始)/molab00n(轉(zhuǎn)化)/molmxnxpxqxn(平衡)/mola—mxb—nxpxqx起始、轉(zhuǎn)化、平衡是化學(xué)平衡計算的“三步曲”。.計算公式(1)v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q(未達到平衡時,用于確定化學(xué)方程式中未知的化學(xué)計量數(shù))。cp(C)cq(D) (px/V)p?(qx/V)q(2)K=cm(A)cn(B)=[(a—mx)/V]m[(b—nx)/V]n若用任意狀態(tài)的生成物濃度幕之積與反應(yīng)物濃度幕之積的比值稱為濃度商,用 Q表示。則其與K比較,當(dāng)Q>K,丫正<丫逆;Q<K,v正>丫逆。 n (A)消耗 mx(3)平衡轉(zhuǎn)化率:<A)=";A;起始x100%=mxx100% n (A)平(4)平衡百分含量:"A)=')X100%n總十…)」…/…心— 處n平a+b+(p+q—m—n)x=⑸平衡時與起始時的壓強比:「始=十 a+b (同T、VW⑥混合氣體的平均摩爾質(zhì)量:M=m=:MIA:;:I'Blxg'mol10na十b十(P十q—m—n/x考向四化學(xué)平衡常數(shù)4.(2018金華十校選考模擬)下列數(shù)據(jù)不一定隨溫度升高而增大的是( )A.活化分子百分數(shù)B.化學(xué)平衡常數(shù)C.弱酸或弱堿的電離平衡常數(shù)D.水的離子積常數(shù)解析A.升高溫度,反應(yīng)的活化分子百分數(shù)增加,故A不選;B.化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系和反應(yīng)的吸放熱之間有關(guān)系,只有吸熱反應(yīng),升溫,平衡常數(shù)增加,但是放熱反應(yīng),升溫,平衡常數(shù)減小,故B選;C.電離過程是吸熱的,升溫可以使電離平衡常數(shù)增加,故C不選;D.水的電離是吸熱過程,水的離子積常數(shù)隨溫度升高而增大,故D不選;故選B。答案B■備考策略理解化學(xué)平衡常數(shù)的三種關(guān)系⑴與化學(xué)方程式書寫形式的關(guān)系:對于同一可逆反應(yīng),正反應(yīng)的平衡常數(shù)等于逆反應(yīng)的平衡常數(shù)的倒數(shù),即:Kf=1 六0若化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)等倍擴大或縮小,盡管是同一反應(yīng),平衡常數(shù)K逆也會發(fā)生改變。兩反應(yīng)加和,得到的新反應(yīng),其化學(xué)平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)的乘積;兩反應(yīng)相減,得到的新反應(yīng),其化學(xué)平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)相除得到的商。(2)與反應(yīng)熱的關(guān)系:廠K值增大f止反應(yīng)為吸熱反應(yīng)升高溫度一二K值減小f正反應(yīng)為放熱反應(yīng)廣K值增大-正反應(yīng)為放熱反應(yīng)降低溫度一fK值減小一正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)⑶與物質(zhì)狀態(tài)的關(guān)系:由于固體或純液體的濃度視為常數(shù),所以在平衡常數(shù)表達式中不再寫出。①在稀溶液中進行的反應(yīng),如有水參加,由于水的濃度視為常數(shù)而不必出現(xiàn)在表達式中。②在非水溶液中進行的反應(yīng),若有水參加或生成,則應(yīng)出現(xiàn)在表達式中。如:CH3COOH(l)+CH3CH20H(l)濃芍°4CH3COOCH2CH3(l)+H2O(l)c(CH3COOCH2CH3)c(H2O)
c(CH3C00H)c(CH3CH2OH)考向五化學(xué)平衡與圖像5.(2018浙江寧波高三適應(yīng)性測試)甲醇水蒸氣重整制氫(SRM)是用于驅(qū)動電動汽車的質(zhì)子交換膜燃料電池的理想氫源,當(dāng)前研究主要集中在提高催化劑活性和降低尾氣中C0含量,以免使燃料電池Pt電極中毒。重整過程發(fā)生的反應(yīng)如下:反應(yīng)I CH30H(g)+H20(g) C02(g)+3H2(g)AHi反應(yīng)HCH30H(g) CO(g)+2H2(g)AH2反應(yīng)出C0(g)+H20(g) CO2(g)+H2(g)AH3其對應(yīng)的平衡常數(shù)分別為Ki、K2、K3,其中K2、K3隨溫度變化如下表所示:125C225C325CK20.5535185.89939.5K31577137.528.14請回答:⑴反應(yīng)R能夠自發(fā)進行的條件(填“低溫”、“高溫”或“任何溫度”),AHi加3(填”>;'”<或"=”)。(2)相同條件下,甲醇水蒸氣重整制氫較甲醇直接分解制氫(反應(yīng)H)的先進之處在于⑶在常壓、CaO催化下,CH30H和H20混合氣體(體積比1:1.2,總物質(zhì)的量2.2mol)進行反應(yīng),ti時刻測得CH30H轉(zhuǎn)化率及CO、CO2選擇性隨溫度變化情況分別如圖所示(CO、C02的選擇性:轉(zhuǎn)化的CH30H中生成C0、C02的百分比)。注:曲線a表示CH30H的轉(zhuǎn)化率,曲線b表示CO的選擇性,曲線c表示C02的選擇性①下列說法不正確的是。A.反應(yīng)適宜溫度為300CB.工業(yè)生產(chǎn)通常在負壓條件下進行甲醇水蒸氣重整C.已知CaO催化劑具有更高催化活性,可提高甲醇平衡轉(zhuǎn)化率D.添加CaO的復(fù)合催化劑可提高氫氣產(chǎn)率②260C時H2物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。畫出300C時至ti時刻H2物質(zhì)的量隨時間的變化曲線。解析(1)由表中數(shù)據(jù)可得,隨溫度開局,K2增大,即反應(yīng)II向右移動,說明反應(yīng)II是吸熱反應(yīng),AH2>0,由反應(yīng)方程式可得£2>0,已知反應(yīng)能夠自發(fā)進行的條件是AH2-TAS2<0,推知反應(yīng)II需要在高溫下才能自發(fā)進行;由于 K3隨溫度升高而減小,即反應(yīng)田向左移動,說明反應(yīng)田是放熱反應(yīng),A H3<0,根據(jù)蓋斯定律,AHi=AH2+33,貝1]AHi>AH3;(2)由反應(yīng)I和反應(yīng)II的方程式比較可知,反應(yīng)物甲醇轉(zhuǎn)化率高,產(chǎn)物中氫氣含量高,且?guī)缀鯖]有CO;⑶①A.由圖像可知CH30H的轉(zhuǎn)化率在高于260c時較高,但在300c時,CO的選擇性最高,而C02的選擇性最低,所以300C不是反應(yīng)適宜的溫度,最好在260c時,故A不正確;B.根據(jù)反應(yīng)方程式可知,減小壓強會降低反應(yīng)速率,不適合工業(yè)生產(chǎn),所以B不正確;C.催化劑能夠加快反應(yīng)速率,但不能改變反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,所以C不正確;D.催化劑能加快反應(yīng)速率,提高單位時間內(nèi)生成氫氣的量,即提高了氫氣的產(chǎn)率,即D正確;②根據(jù)甲醇的轉(zhuǎn)化率、CO和CO2選擇性圖像可知,溫度從260c升高到300C,反應(yīng)速率加快,但CO2的選擇性減小,使H2的物質(zhì)的量也減小,所以曲線斜率增大,但水平線低于 260C時的,具體為:反應(yīng)I中生成n(H2)=3n(CO2)=0.95X1molX3=2.85mol,反應(yīng)II中生成n(H2)=2n(CO)=0.05X1molX2=0.10mol,所以生成H2的總物質(zhì)的量為2.95mol。答案(1)高溫>(2)甲醇轉(zhuǎn)化率高;產(chǎn)物中氫氣含量高,一氧化碳含量低(3)①ABC,備考策略化學(xué)平衡圖像類試題是高考的熱點題型,該類試題經(jīng)常涉及到的圖像類型有物質(zhì)的量(濃度)、速率一時間圖像,含量一時間一溫度(壓強)圖像,恒溫、恒壓曲線等,圖像中蘊含著豐富的信息量,具有簡明、直觀、形象的特點,命題形式靈活,難度不大,解題的關(guān)鍵是根據(jù)反應(yīng)特點,明確反應(yīng)條件,認真分析圖象充分挖掘蘊含的信息,緊扣化學(xué)原理,找準切入點解決問題。該類題型在選擇題和簡答題中都有涉及,能夠很好地考查學(xué)生分析問題和解決問題的能力,在復(fù)習(xí)備考中應(yīng)引起足夠的重視。.常見的化學(xué)平衡圖像以可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g) cC(g)AH=QkJmol1⑴含量一時間一溫度(或壓強)圖:
(曲線a用催化劑,b不用催化劑或化學(xué)計量數(shù)a+b=c時曲線a的壓強大于b的(2)包壓(溫)線(如圖所示):該類圖像的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃度⑹或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(?,橫坐標(biāo)為溫度(T)或壓強(p),常見類型如下所示:(若a+b>c,貝^pi>p2>p3,AH<0) (若Ti>T2,貝UAH>0,a+b>c)(3)速率一時間圖像根據(jù)v-t圖像,可以很快地判斷出反應(yīng)進行的方向,根據(jù)v正、v逆的變化情況,可以推斷出外界條件的改變情況。
平衡移動力問正反應(yīng)方向移動逆反應(yīng)力1可移動逆反應(yīng)力I可移動條件c(NH3)減小增大壓強減小壓強v-t圖像khIUIL4泮■:1/^^一|0 /平衡移動力問正反應(yīng)方向移動正反應(yīng)方向移動逆反應(yīng)力1可移動條件升高溫度降低溫度使用催化劑1LJLv一t圖像BLEk廬|o J16 r|\o 1|平衡移動力問逆反應(yīng)力1可移動正反應(yīng)方向移動不移動(4)其他如下圖所示曲線,是其他條件不變時,某反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率 (@與溫度(T)的關(guān)系曲線,圖中標(biāo)出的1、2、3、4四個點,v(正)>v(逆)的點是3,v(正)<v(逆)的點是1,v(正)=v(逆)的點是2、4.化學(xué)平衡圖像解答原則(1)解題思路明賄圖像舞描述的含義或若考森方程式的恃點,T解題H饕求耕流的問婷.明詢橫縱設(shè)標(biāo)的含義君新一分析由我變化總勢及其他因,聯(lián)想相關(guān)知識解答問題結(jié)論一根據(jù)要來選出或巧出lE癰答案.(2)解題步驟
以可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)一由疝媒橫生林的意義”以可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g),忖線「嘴的走向和變化趨珈;三行點(劇點、D點、終點h四看輔助絨(如等溫緩.等崖線.平曲線口五若量的變化〔如濃度變化.埸度變化)聯(lián)想平衡藉動監(jiān)理,分析條件對反攻速率.化學(xué)平衡甜品的影響利用原理,站號圖像一分析圖像中所代*應(yīng)應(yīng)速率變化或化學(xué)平衢的線.作出判斷cC(g)為例:①“定一議二”原則在化學(xué)平衡圖像中,包括縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)和曲線所表示的意義三個量,確定橫坐標(biāo)所表示的量后,討論縱坐標(biāo)與曲線的關(guān)系或確定縱坐標(biāo)所表示的量,討論橫坐標(biāo)與曲線的關(guān)系。如圖:這類圖像的分析方法是“定一議二”,當(dāng)有多條曲線及兩個以上條件時,要固定其中一個條件,分析其他條件之間的關(guān)系,必要時,作一輔助線分析。②“先拐先平,數(shù)值大”原則在化學(xué)平衡圖像中,先出現(xiàn)拐點的反應(yīng)先達到平衡,先出現(xiàn)拐點的曲線表示的溫度較高(如圖A)或表示的壓強較大(如圖B)。圖A表示T2>Ti,正反應(yīng)是放熱反應(yīng)圖B表示pi<p2,A是反應(yīng)物,正反應(yīng)為氣體總體積縮小的反應(yīng),即 a+b>co1.(2018浙江金麗衢高三上)恒溫包容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):X(g)+3Y(g) 2Z(g)AH=—92kJ/mol,下列說法一定正確的是( )A.混合氣體的密度不隨時間發(fā)生變化說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)B.充入氮氣使壓強增大,v正、v逆均增大C.反應(yīng)達平衡時放出的熱量小于92kJD.反應(yīng)達平衡狀態(tài)時:2v正(X)=v逆(Z)解析A.反應(yīng)混合物都是氣體,容器的容積不變,因此任何情況下體系的密度都不會發(fā)生變化,故不能據(jù)此判斷反應(yīng)處于平衡狀態(tài),A錯誤;B.充入氮氣使壓強增大,由于沒有改變反應(yīng)混合物任何一組分的濃度,因此v正、v逆均不變,B錯誤;C.方程式表示是1molX完全反應(yīng)時放出熱量是92kJ,由于未指明反應(yīng)物的物質(zhì)的量多少,因此不能確定反應(yīng)放出熱量的多少, C錯誤;D.反應(yīng)達平衡狀態(tài)時:v正(Z)=v逆(Z),由于v正(Z)=2v正(X),所以2V正(X)=v逆(Z),D正確;故合理選項是D。答案D2.(2019金華十校聯(lián)考)25C時,在密閉容器中合成氨反應(yīng)如下:N2(g)+催化劑 3H2(g)4q高k2NH3(g)AH=—92.4kJ/mol,下列敘述正確的是( )A.混合氣體的質(zhì)量不變時,說明該反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)B.將容器的體積擴大到原來的2倍,v(正)減小,v(逆)增大,平衡向左移動C.1molN2(g)和3molH2(g)的總鍵能大于2molNH3(g)的總鍵能D.在密閉容器中通入1molN2和3molH2進行反應(yīng),測得反應(yīng)放出的熱量小于92.4kJ解析A.該反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量始終不變,因此混合氣體的質(zhì)量不變,不能說明該反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),故A錯誤;B.將容器的體積擴大到原來的2倍,容器中氣體的壓強減小,平衡逆向移動,v(正)減小,v(逆)減小,故B錯誤;C.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),說明1molN2(g)和3molH2(g)的總鍵能小于2molNH3(g)的總鍵能,故C錯誤;D.該反應(yīng)為可逆反應(yīng),在密閉容器中通入 1molN2和3molH2進行反應(yīng),不可能完全反應(yīng),反應(yīng)放出的熱量一定小于 92.4kJ,故D正確;故選Do答案D.(2018嘉興高三上)一定溫度下,0.1molN2和0.3molH2在包容的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)AH<0o下列說法不正確的是( )A.達到平衡狀態(tài)時,v正(NH3):v逆(N2)=2:1B.c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2時,說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)C.容器內(nèi)的壓強不再變化時,說明反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)D.升高溫度時,v正(NH3)增大,v逆(NH3)增大解析A.達到平衡時,v正(NH3)向正反應(yīng)方向進行,v逆(N2)向逆反應(yīng)方向進行,且v正(NH3)=2-,故A說法正確;B.濃度的比值,不能說明反應(yīng)是否達到平衡,故v逆(N2) 1B說法錯誤;C.容器為包容狀態(tài),壓強之比等于物質(zhì)的量之比,反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和不相等,壓強不再改變時,說明反應(yīng)達到平衡,故C說法正確;D.升高溫度,正逆反應(yīng)速率都增大,故D說法正確。答案B.(2018浙江稽陽高三上)恒壓密閉容器中,可逆反應(yīng)X(g)+2Y(g) 2Z(g)AH=—akJmol1,在一定條件下達到化學(xué)平衡時,下列說法正確的是 ( )A.反應(yīng)放出的熱量小于akJB.cX):c(Y):c(Z)=1:2:2C.X的消耗速率與Z的消耗速率相等D.氣體的密度不再發(fā)生變化解析A.反應(yīng)放出的熱量應(yīng)根據(jù)反應(yīng)物的量及平衡轉(zhuǎn)化率來判斷,故A不正確,不符合題意。B.達到平衡是X、Y、Z物質(zhì)的量濃度不變而不是c(X):c(Y):c(Z)一定是1:2:2,故B不正確,不符合題意。C.X的消耗速率與Z的消耗速率之比不等于系數(shù)之比,故C不正確,不符合題意。D.根據(jù)密度的基本公式來判斷,氣體的密度不再發(fā)生變化,即達到平衡,故D正確,符合題意。答案D5.(2019江蘇化學(xué),15)在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下,催化反應(yīng)相同時間,測得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。下列說法正確的是(雙選)( )
力10罩心力10罩心MJDSIX)6UJ溫度比阿加到M馴,-七*占ii亡ZA.反應(yīng)2NO(g)+O2(g)===2NO2(g)的AH>0B.圖中X點所示條件下,延長反應(yīng)時間能提高NO轉(zhuǎn)化率C.圖中Y點所示條件下,增加02的濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率D.380C下,c起始(O2)=5.0X104molL1,NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則平衡常數(shù)K>2000解析A項,實線表示不同溫度下相同時間內(nèi)NO的轉(zhuǎn)化率,虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率,由題圖知,隨著溫度升高,NO的平衡轉(zhuǎn)化率減小,即溫度升高,反應(yīng)2NO+O22NO2的平衡逆向移動,說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng),AH<0,錯誤;B項,X點對應(yīng)NO的轉(zhuǎn)化率低于該溫度下NO的平衡轉(zhuǎn)化率,所以反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài),延長反應(yīng)時間,可以提高NO的轉(zhuǎn)化率,正確;C項,Y點時反應(yīng)已達平衡狀態(tài),增加O2的濃度,平衡正向移動,NO的轉(zhuǎn)化率會提高,錯誤;D項,設(shè)起始時c(NO)=amolL1,則:2NO200.5a0.5a0.25a=02NO200.5a0.5a0.25a=0時,K=2起始(molL1)a 5.0X104轉(zhuǎn)化(molL1) 0.5a 0.25a1 5.0X104平衡(molL1) 0.5a—0.25aK=(0.5a)2x(5.0X104—0.25a)=5.0X104—0.25a'000,但0.25a>0,所以K>2000,正確。答案BD6.(2019浙7Z4月選考節(jié)選)將一定量水放入抽空的包容密閉容器中,測定不同溫度(T)下氣態(tài)、液態(tài)水平衡共存[H2O(l) H2O(g)]時的壓強(p)。在圖2中畫出從20c開始經(jīng)過100C的p隨T變化關(guān)系示意圖(20C時的平衡壓強用p1表示)BKk解析根據(jù)H2O(l) H2O(g),該變化為吸熱過程,溫度升高,平衡向正反應(yīng)方向進行,壓強增大,當(dāng)達到100c時,壓強為一個標(biāo)準大氣壓。答案211 MJH專題集訓(xùn)1.(2018天津理綜)室溫下,向圓底燒瓶中加入1molC2H50H和含1molHBr的氫澳酸,溶液中發(fā)生反應(yīng);C2H50H+HBr C2H5Br+H2。,充分反應(yīng)后達到平衡。已知常壓下,C2H5Br和C2H50H的沸點分別為38.4C和78.5C。下列有關(guān)敘述錯誤的是()A.加入NaOH,可增大乙醇的物質(zhì)的量B.增大HBr濃度,有利于生成C2H5BrC.若反應(yīng)物增大至2mol,則兩種反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變D.若起始溫度提高至60C,可縮短反應(yīng)達到平衡的時間解析A.加入NaOH與HBr反應(yīng),平衡左移,可增大乙醇的物質(zhì)的量,正確;B.增大反應(yīng)物HBr濃度,有利于生成C2H5Br,正確;C.若反應(yīng)物增大至2mol,為反應(yīng)系數(shù)比,因此兩種反應(yīng)物平衡轉(zhuǎn)化率之比不變,正確; D.若起始溫度提高至60C,升高溫度時,HBr揮發(fā)除去,降低反應(yīng)物的濃度,化學(xué)反應(yīng)速率可能降低,延長化學(xué)反應(yīng)達到平衡的時間,錯誤,應(yīng)該選D。答案D2.(2019寧波3月模擬)一定條件下,在恒壓絕熱容器中發(fā)生反應(yīng): 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)AH=—197kJmo「1,下列有關(guān)說法正確的是( )A.達到化學(xué)平衡狀態(tài)時,v正(O2)=2v逆(SO2)B.容器內(nèi)的壓強不再變化說明反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)C.加入0.2molSO2和0.1molO2,充分反應(yīng)后放出熱量19.7kJD.向容器中充入二氧化硫,正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小解析A.速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比,達到化學(xué)平衡狀態(tài)時, 2v正(。2)=v逆(SO2),說明二氧化硫正逆反應(yīng)速率相同,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),但v正(O2)=2v逆(SO2)不能說明正逆反應(yīng)速率相同,不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài),故A錯誤;B.反應(yīng)前后氣體體積變化,恒壓絕熱容器中,壓強始終不變,不能說明反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài),故B錯誤;C.加入0.2molSO2和0.1molO2,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),充分反應(yīng)后放出熱量小于19.7kJ,故C錯誤;D.向恒壓絕熱容器中充入二氧化硫,正反應(yīng)速率增大,體積增大后逆反應(yīng)速率會減小,故D正確;故選D。答案D3.(2019浙江不8陽3月模擬)已知:X(g)+2Y(g) 3Z(g)AH=—akJmol1(a>0),在恒容、絕熱容器中充入1molX(g)和2molY(g)。下列說法正確的是()A.充分反應(yīng)后,放出熱量為akJB.容器內(nèi)壓強不再變化時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài)C.其它條件不變時,充入氮氣使壓強增大,正、逆反應(yīng)速率均增大D.達到平衡時,v正(X)=3v逆(Z)解析反應(yīng)物不可能完全轉(zhuǎn)化為生成物,放出熱量應(yīng)少于akJ,A錯;絕熱容器中,反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變,體積恒定,反應(yīng)放熱,壓強隨溫度升高而增大,平衡時溫度恒定,壓強恒定,B對;溫度、體積不變時充入氨氣,各組分濃度不變,正、逆反應(yīng)速率均不變,C錯;達平衡時,3v正(X)=v逆(Z),D錯。故應(yīng)選Bo答案B4.(2017?天津理綜,6)常壓下染基化法精煉鍥的原理為:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230c時,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2X1050已知:Ni(CO)4的沸點為42.2C,固體雜質(zhì)不參與反應(yīng)。第一階段:將粗鍥與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4;第二階段:將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來,加熱至 230c制得高純鍥。下列判斷正確的是( )A.增加c(CO),平衡向正向移動,反應(yīng)的平衡常數(shù)增大B.第一階段,在30C和50C兩者之間選擇反應(yīng)溫度,選50cC.第二階段,Ni(CO)4分解率較低D.該反應(yīng)達到平衡時,v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO)解析A項,增加c(CO),平衡向正向移動,因平衡常數(shù)大小只與溫度有關(guān),與濃度無關(guān),所以反應(yīng)的平衡常數(shù)不變,錯誤;B項,第一階段,50C時,Ni(CO)4為氣態(tài),易于分離,有利于Ni(CO)4的生成,正確;C項,第二階段,230c制得1局純鍥的反應(yīng)萬程式的Ni(CO)4(g) Ni(s)+4CO(g)的平衡常數(shù)Ki=k=5X104,所以Ni(CO)4分解率較高,錯誤;D項,因反應(yīng)達到平衡時,正、逆反應(yīng)速率相等,再根據(jù)該反應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)可知,該反應(yīng)達到平衡時, 4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO),錯誤。答案B5.(2018浙江金麗衢高三上節(jié)選)(1)由合成氣制甲醇:合成氣CO和H2在一定條件下能發(fā)生如下反應(yīng):主反應(yīng)I.CO(g)+2H2(g) CH30H(g)反應(yīng)II.CO(g)+H2(g) C(s)+H20(g)①在容積均為VL的甲、乙、丙三個密閉容器中分別充入amolCO和2amolH2,三個容器的反應(yīng)溫度分別為「、T2、T3(T1<T2<T3)且恒定不變,若只發(fā)生反應(yīng)I,在其他條件相同的情況下,實驗測得反應(yīng)均進行到 tmin時CO的體積分數(shù)如圖所示,此時三個容器中一定處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是(填Ti”、T2”或T3”:)該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為(用a、V表示)。T,工「溫度②為減弱副反應(yīng)的發(fā)生,下列采取的措施合理的是A.反應(yīng)前加入少量的水蒸氣
B.增壓C.降低反應(yīng)溫度D.使用合適催化劑,提高甲醇的選擇性(2)由甲醇制烯姓主反應(yīng):i.2CH30H C2H4+2H2Oii.3CH30H C3H6+3H2O副反應(yīng):iii.2CH30H CH3OCH3+H2O某實驗室控制反應(yīng)溫度為400C,在相同的反應(yīng)體系中分別填裝等量的兩種催化劑(Cat.1和Cat.2),以恒定的流速通入CH3OH,在相同的壓強下進行兩種催化劑上甲醇制烯姓的對比研究。得到如圖實驗數(shù)據(jù):(選擇性:轉(zhuǎn)化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)乙憂和丙牖的透外性「再域?qū).W的ILI防J正應(yīng)時對h)乙憂和丙牖的透外性「再域?qū).W的ILI防J正應(yīng)時對h)切此時岫Hi卜列說法不正確的是A.反應(yīng)進行一段時間后甲醇的轉(zhuǎn)化率減小,可能的原因是催化劑失活,工業(yè)生產(chǎn)中需定期更換催化劑B.使用Cat.2反應(yīng)2h后乙烯和丙烯的選擇性下降,可能的原因是生成副產(chǎn)物二甲
醴C.使用Cat.1產(chǎn)生的烯姓主要為丙烯,使用Cat.2產(chǎn)生的烯姓主要為乙烯D.不管使用Cat.1還是使用Cat.2都能提高活化分子的百分數(shù)解析(1)①該反應(yīng)是從正反應(yīng)方向開始,隨著反應(yīng)的進行,反應(yīng)物不斷消耗,反應(yīng)物的物質(zhì)的量會逐漸減小,當(dāng)反應(yīng)達到平衡后,若升高溫度,該反應(yīng)物的物質(zhì)的量又增多,說明反應(yīng)達到平衡,升高溫度使化學(xué)平衡發(fā)生移動所致。根據(jù)圖示可知T3時達到平衡狀態(tài);根據(jù)平衡常數(shù)表達式,將各種物質(zhì)的平衡濃度帶入公式可得其數(shù)值。CO(g)+2H2(g) CH30H(g)n(始)mola2a0n(變)molx2xx20(a—x)+(2a—2x)+x100n(平)mola—x2a—2xx20(a—x)+(2a—2x)+x100,解得x=2a,所以平衡時n(CO)=amol,n(H2)3 3=2amol,n(CH30H)=2amol,所以在T3時該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=3 3 3Vmol/L 9V 3Vmol/L 9V22 2■mol/Lx(患mol/L)22a2。八&°3V 3Vc(CH30H)c(CO)c2(H2)②A.反應(yīng)前加入少量的水蒸氣,副反應(yīng)C0(g)+H2(g)C(s)+H20(g)中由于生成物濃度增大,平衡逆向移動,減少副反應(yīng)的發(fā)生,A正確;B.副反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),增大壓強,平衡正向移動,促進了副反應(yīng)的發(fā)生, B錯誤;C.副反應(yīng)CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng),降低反應(yīng)溫度 ,平衡正向移動,促進了副反應(yīng)的發(fā)生,C錯誤;D.使用合適催化劑,提高甲醇的選擇性,使更多CO發(fā)生主反應(yīng),可以減少副反應(yīng)的發(fā)生, D正確;故合理選項是AD;(2)A.當(dāng)催化劑失活后,副產(chǎn)物增多,甲醇的轉(zhuǎn)化率下降,需要及時更換催化劑, A正確;B.使用Cat.2時,隨反應(yīng)的不斷進行,生成的副產(chǎn)物二甲醴增多,導(dǎo)致生成乙烯和丙烯的選擇性下降,B正確;C.由圖示可知,使用Cat.1時丙烯與乙烯的比值隨時間增長不斷減小,說明乙烯增多,即使用Cat.1時主要生成乙烯,而使用Cat.2時,產(chǎn)物中乙烯的含量明顯大于丙烯,可見使用 Cat.2時產(chǎn)生的烯姓也主要為乙烯,C錯誤;D.使用催化劑能降低反應(yīng)活化能,提高活化分子的百分數(shù), D正確;故合理選項是Co9 9V2…答案⑴①T39V2②AD(2)C2a6.(2018浙江名校協(xié)作體高三上節(jié)選)(1)用NH3催化還原NOx可以消除氮氧化物的污染。如下圖,采用NH3作還原劑,煙氣以一定的流速通過兩種不同催化劑,測量逸出氣體中氮氧化物含量,從而確定煙氣脫氮率 (脫氮率即氮氧化物的轉(zhuǎn)化率),反應(yīng)原理為:NO(g)+NO2(g)+2NH3(g) 2N2(g)+3H2O(g)AH<0o以下說法正確的是L卜 L卜 ? 「 ■ItMf ,|口0.'L10Ivynl11IX4I:%AUiUrrrA.催化劑①、②分別適合于250c和450C左右脫氮B.使用第②種催化劑更有利于提高NOx的平衡轉(zhuǎn)化率C.相同條件下,改變壓強對脫氮率沒有影響D.在交叉點A處,不管使用哪種催化劑,上述反應(yīng)都未達平衡(2)工業(yè)合成尿素的反應(yīng)如下:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(l)AH<0,在恒定溫度下,將NH3和CO2按2:1的物質(zhì)的量之比充入一體積為10L的密閉容器中(假設(shè)容器體積不變,生成物的體積忽略不計),經(jīng)20min達到平衡,各物質(zhì)的濃度變化曲線如下圖所示。05LO15aO253OE4O4&5Q55CQ時間Miin①若保持平衡時的溫度和壓強不變,再向容器中充入 3mol的CO2,則此時v(正)v(逆)(填“>”、或“=”)。判斷的理由是②若保持平衡時的溫度和體積不變,25min時再向容器中充入2mol的NH3和1molCO2,在40min時重新達到平衡,請在圖中畫出25?50min內(nèi)NH3的濃度變化
曲線解析(1)A.根據(jù)圖中催化劑①、②轉(zhuǎn)化率最高時的溫度可知分別適合于 250C和450c左右脫氮,故A正確;B.第②種催化劑的脫氮率雖然高,但該反應(yīng)是放熱反應(yīng),高溫不利于反應(yīng)的正向進行,故B錯誤;C.該反應(yīng)是一個氣體體積增大的反應(yīng),改變壓強平衡發(fā)生移動,故C錯誤;D.交叉點時脫氮率都在改變,反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài),故D正確;故選AD。(2)若保持平衡的溫度和壓強不變,再向容器中充入 3mol的CO2,體系的體積變大,氨氣和二氧化碳的濃度會改變,分別為0.25mol/L和0.05mol/L,此時1 c1 c2(NH3)c(CO2)>K,平衡會向逆反應(yīng)方向移動,所以v(正)<v(逆);25min時再向容器中充入2mol氨氣和1mol二氧化碳,在40min時重新達到平衡,則建立的是等效平衡,氨氣的平衡濃度保持不變,然后畫出曲線答案(1)AD(2)①<恒溫、恒壓條件下,再充入3molCO2,容器體積變?yōu)?0L,1c(NH3)=0.1mol|--1,c(CO2)=0.2moll_-1,止匕時c2(NH3)c(CO2)〉凡平衡逆向移動,所以v(正)<v(逆)時間MHri7.(2018晶興局二.上節(jié)選)(1)甲醇可利用水煤氣合成:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)AH<0o一定條件下,將1molCO和2molH2通入密閉容器中進行反應(yīng),當(dāng)改變溫度或壓強時,平衡后CH30H的體積分數(shù)?。–HOH)變化趨勢如圖所示。下列說法A.狀態(tài)M,平衡時的CO轉(zhuǎn)化率為10%B.圖中壓強的大小關(guān)系是a<b<c<dC.恒溫恒壓時,在原平衡體系中再充入適量甲醇,重新平衡后體系中甲醇的體積分數(shù)不變D.當(dāng)體系中n(CO)/n(H2)的值不隨時間變化時,體系達到平衡(2)二氧化硫和碘水會發(fā)生如下二步反應(yīng):反應(yīng)活化能第fSO2+I2+2H2O 4H++SO4+2I9.2kJmo11第二步I2+I I3123.5kJmo11一定條件下,1molSO2分別加入到體積相同、濃度不同的碘水中,體系達到平衡后,H+、I3、SO4一的物質(zhì)的量隨n(l2)/n(SO2)的變化曲線如圖(忽略反應(yīng)前后的體積變化)。H1 2 3 4而I,hISOj①當(dāng)n(l2)/n(SO2)=4時,請在下圖畫出體系中n(「)反應(yīng)時間的變化曲線?!按↖"mol時間②化學(xué)興趣小組擬采用下述方法來測定I2+I I3的平衡常數(shù)(室溫條件下進行,實驗中溶液體積變化忽略不計):已知:「和I3不溶于CC14;一定溫度下,碘單質(zhì)在四氯化碳和水混合液體中,碘單質(zhì)的濃度比值器:舐]]即是一個常數(shù)(用人表示,稱為分配系數(shù)),室溫條件下Kd=85。實驗測得上層溶液中c(l3)=0.049mol/L,下層液體中c(l2)=0.085molL?一1。結(jié)合上述數(shù)據(jù),計算室溫條件下I2+I I3的平衡常數(shù)K=《呆留三位有效數(shù)字)O解析(1)A、狀態(tài)M時,甲醇的體積分數(shù)為10%,令該條件下,消耗CO的物質(zhì)的量為xmol,則平衡時CH30H的物質(zhì)的量為xmol,混合氣體總物質(zhì)的量為(3- x2x)mol,因此有3^*100%=10%,解得x=7/8,則CO的轉(zhuǎn)化率為7/8,故A錯誤;B、根據(jù)圖像,從左向右甲醇的體積分數(shù)增大,說明平衡向正反應(yīng)方向移動,根據(jù)勒夏特列原理,壓強大小關(guān)系是a<b<c<d,故B正確;C、容器為恒溫恒壓下,再充入適量甲醇,與平衡互為等效平衡,則重新達到平衡后甲醇的體積分數(shù)不變,故C正確;D、因為是按照化學(xué)計量數(shù)投入,該比值始終保持不變,故D錯誤;(2)根據(jù)反應(yīng)步驟,推出a為H+,b為I3,c為SO2,①因為開始通入SO2為1mol,當(dāng)n(I2)/n(SO2)=4時,n(I2)=4mol,生成I―物質(zhì)的量最大值為2mol,但不能達到2mol,第一步的活化能小,反應(yīng)速率快,第二步活化能大,反應(yīng)速率較慢,因此MU圖像是11 1 時間;②平衡常數(shù)只受溫度的影響,四氯化碳的密度大于水,下層為 I2(CCl4),上層為I2(H2O),根據(jù)Kd的定義,推出:案:HCO;]=Kd,代入數(shù)值,計算出c[I2(H2O)]=0.001molL1,10mL溶液中c(13)=0.049molLr1,物質(zhì)的量為0.00049mol,反應(yīng)的「物質(zhì)的量為0.00049mol,平衡時I物質(zhì)的量為(0.1X0.01—0.00049)mol答案(1)BC(2)C②961答案(1)BC(2)C②961=0.00051molL1,則c(I)=0.051molL1,根據(jù)平衡常數(shù)的表達式, K=。049 -9610.051X0.0018.(2018浙江稽陽高三上)石油危機日漸嚴重,甲烷的轉(zhuǎn)化和利用在天然氣化工行業(yè)有非常重要的作用。甲烷重整技術(shù)主要是利用甲烷和其他原料來制備合成氣 (CO和H2混合氣體)?,F(xiàn)在常見的重整技術(shù)有甲烷-水蒸氣重整,甲烷-二氧化碳重整,其反應(yīng)分別為:一 一催化劑一CH4(g)+H2O(g)2 CO(g)+3H2(g)AH>0- 催化劑…一CH4(g)+CO2(g)隹3」2CO(g)+2H2(g)(1)下圖為反應(yīng)壓強為0.3MPa,投料比n(H2O)/n(CH4)為1,在三種不同催化劑催化作用下,甲烷一水蒸氣重整反應(yīng)中CH4轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系。7Si)也小1舟1加力也誦7Si)也小1舟1加力也誦溫圖電LHE-0a1).5 1 15 2 3一8占「工=下列說法正確的是 A.在相同條件下,三種催化劑I下列說法正確的是 A.在相同條件下,三種催化劑I、mB.b點CH4的轉(zhuǎn)化率高于a點,原因是b、反應(yīng)速率較快,故CH4的轉(zhuǎn)化率較大C.C點一定未達到平衡狀態(tài)D.催化劑只改變反應(yīng)速率不改變平衡移動,田)作用下達平衡時CH4的轉(zhuǎn)化率相同(2)催化劑I也可以催化甲烷—二氧化碳重整n、m的催化效率由高到低的順序是I>n>a兩點均未達到平衡狀態(tài),b點溫度高,所以在850C時,不同催化劑(I、H、在催化劑I催化下,反應(yīng)溫度850oC,n(H2O)/n(CH4)為1的體系中,加入C02。畫出反應(yīng)達到平衡時n(H2)/n(CO)隨進料時n(CO2)/n(CH4)的變化曲線。(已知:甲烷一二氧化碳重整的平衡常數(shù)?甲烷-水蒸氣重整反應(yīng)的平衡常數(shù))。解析(1)A.由圖可得,在相同溫度下,三種催化劑I、H、m的催化效率由高到低的順序是,錯誤;B.在相同溫度下,催化劑加上的點a,b都高,因此均未達到平衡,溫度升高,反應(yīng)速率較快,故 CH4的轉(zhuǎn)化率較大,正確;C.C點沒有其他點作為參考,因此不能確認是否達到平衡狀態(tài),錯誤 D.平衡與催化劑沒有關(guān)系,因此CH4的轉(zhuǎn)化率相同,正確;因此選BDo(2)根據(jù)題圖,在催化劑I催化下,反應(yīng)溫度850°C,n(H2)/n(CO)=3,因此起點為(0,3),當(dāng)加入C02,由于甲烷一二氧化碳重整的平衡常數(shù)?甲烷一水蒸氣重整反應(yīng)的平衡常數(shù),因此甲烷一二氧化碳重整反應(yīng)占絕對優(yōu)勢,即當(dāng)平衡時n(H2)/n(CO)無限接近1;根據(jù)以上結(jié)論畫出圖像。答案(1)BD(2)ti0.5L1.3 2(2)ti0.5L1.3 2 2,5,CO-CHJSO2和9.(2019臺州一模節(jié)選SO2和NO,通入03充分混合。反應(yīng)相同時間后,各組分的物質(zhì)的量隨 n(O3):n(NO)的變化見圖1。KcEr-二與KcEr-二與QSUn.Sli IIKK)①n(NO2)隨n(03):n(NO)的變化先增加后減少,原因是O②臭氧量對反應(yīng)SO2(g)+O3(g)===SO3(g)+02(g)的影響不大,試用過渡態(tài)理論解釋可能原因
(2)通過控制變量法研究脫除效率的影響因素得到數(shù)據(jù)如圖 2、圖3所示。下列說法正確的是。A.煙氣在尿素溶液中的反應(yīng):v(脫硫)<v(脫硝)B.尿素溶液pH的變化對脫硝效率的影響大于對脫硫效率的影響C.強酸性條件下不利于尿素對氮氧化物的脫除D.pH=7的尿素溶液脫硫效果最佳T-脫流率脫硝率211;l”550Fd卜時間入在尿w?右渡中纖部時間二三上一*T-脫流率脫硝率211;l”550Fd卜時間入在尿w?右渡中纖部時間二三上一*脫甑率eg):抽、口口:1jj(O.)'ni(NOin1.15:\-o”〔0U>,HNDX,工5 a.nS3屎素墀液的泌值⑶尿素的制備:2NH3(
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